공조냉동기계기사(구) 필기 기출문제복원 (2017-03-05)

공조냉동기계기사(구)
(2017-03-05 기출문제)

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1과목: 기계열역학

1. 다음에 열거한 시스템의 상태량 중 종량적 상태량인 것은?

  1. 엔탈피
  2. 온도
  3. 압력
  4. 비체적
(정답률: 73%)
  • 종량적 상태량은 시스템의 크기와 관계없이 정해진 값으로, 엔탈피가 해당된다. 엔탈피는 시스템의 내부에 저장된 열과 일의 합으로, 시스템의 크기와는 관계없이 일정한 값을 가진다. 따라서 엔탈피는 종량적 상태량이다. 반면에 온도, 압력, 비체적은 시스템의 크기에 따라 달라지므로 종량적 상태량이 아니다.
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2. 300L 체적의 진공인 탱크가 25℃, 6MPa의 공기를 공급하는 관에 연결된다. 밸브를 열어 탱크 안의 공기 압력이 5MPa이 될 때까지 공기를 채우고 밸브를 닫았다. 이 과정이 단열이고 운동에너지와 위치에너지의 변화는 무시해도 좋을 경우에 탱크 안의 공기의 온도는 약 몇 ℃가 되는가? (단, 공기의 비열비는 1.4이다.)

  1. 1.5℃
  2. 25℃
  3. 84.4℃
  4. 144.3℃
(정답률: 36%)
  • 이 문제는 단열과정에서의 열역학적 상태방정식을 이용하여 풀 수 있다. 우선 초기 상태에서의 체적 V1, 압력 P1, 온도 T1을 구해보자. 이때 P1 = 6MPa, T1 = 25℃ 이다. 다음으로 최종 상태에서의 압력 P2를 구해야 하는데, 이는 초기 상태와 최종 상태에서의 체적과 온도가 같다는 것을 이용하여 P1V1/T1 = P2V2/T2 로부터 P2 = P1V1T2/V2T1 로 구할 수 있다. 여기서 V2는 공기가 탱크 안에서 차지하는 체적으로, 이는 P1V1/T1 = P2V2/T2 에서 V2 = V1P1T2/P2T1 로 구할 수 있다. 따라서 P2 = 5MPa 이다.

    이제 열역학적 상태방정식을 이용하여 최종 상태에서의 온도 T2를 구해보자. 이때 우리는 단열과정이므로 Q = 0 이다. 따라서 첫 번째 상태방정식인 P1V1/T1 = P2V2/T2 에서 T2 = T1P2V2/P1V1 로 구할 수 있다. 여기서 V2는 위에서 구한 것과 같이 V1P1T2/P2T1 이므로, T2 = T1P2V1T2/P1V2T1P2 = T1(P2/P1)^(1-1/γ) = 144.3℃ 이다. 따라서 정답은 "144.3℃" 이다.
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3. 10℃에서 160℃까지 공기의 평균 정적비열은 0.7315kJ/(kgㆍK)이다. 이 온도 변화에서 공기 1kg의 내부에너지 변화는 약 몇 kJ인가?

  1. 101.1kJ
  2. 109.7kJ
  3. 120.6kJ
  4. 131.7kJ
(정답률: 73%)
  • 내부에너지 변화는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔU = m × Δh

    여기서 m은 공기의 질량, Δh는 평균 정적비열의 변화량이다.

    따라서,

    ΔU = 1kg × 0.7315kJ/(kgㆍK) × (160℃ - 10℃) = 109.725kJ

    따라서, 정답은 "109.7kJ"이다.
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4. 오토 사이클로 작동되는 기관에서 실린더의 간극 체적이 행정 체적의 15%라고 하면 이론 열효율은 약 얼마인가? (안, 비열비 k=1.4이다.)

  1. 45.2%
  2. 50.6%
  3. 55.7%
  4. 61.4%
(정답률: 62%)
  • 이론 열효율은 1 - (1/k)^(k/(k-1)) * (V2/V1)^(k-1)이다. 여기서 k=1.4, V2/V1=0.15이므로 이를 대입하면 이론 열효율은 55.7%가 된다. 따라서 정답은 "55.7%"이다.
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5. 열역학 제1법칙에 관한 설명으로 거리가 먼 것은?

  1. 열역학적계에 대한 에너지 보존법칙을 나타낸다.
  2. 외부에 어떠한 영향을 남기지 않고 계가 열원으로부터 받은 열을 모두 일로 바꾸는 것은 불가능하다.
  3. 열은 에너지의 한 형태로서 일을 열로 변환하거나 열을 일로 변환하는 것이 가능하다.
  4. 열을 일로 변환하거나 일을 열로 변환할 때, 에너지의 총량은 변하지 않고 일정하다.
(정답률: 68%)
  • "외부에 어떠한 영향을 남기지 않고 계가 열원으로부터 받은 열을 모두 일로 바꾸는 것은 불가능하다."라는 것은 열역학 제1법칙에서 나타나는 에너지 보존 법칙을 의미합니다. 즉, 계가 받은 열은 일부는 일로 변환되지만, 나머지는 계 내부의 열에 의해 소비되어 외부로 나가지 않습니다. 이러한 이유로, 열역학 제1법칙은 열과 일의 상호 변환에 대한 제한을 나타내며, 에너지의 총량은 변하지 않고 일정하다는 것을 보여줍니다.
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6. 분자량이 M이고 질량이 2V 인 이상기체 A가 압력 p , 온도 T(절대온도)일 때 부피가 V 이다. 동일한 질량의 다른 이상기체 B가 압력 2p, 온도 2T(절대온도)일 때 부피가 2V이면 이 기체의 분자량은 얼마인가?

  1. 0.5M
  2. M
  3. 2M
  4. 4M
(정답률: 61%)
  • 가스의 상태방정식인 PV=nRT를 이용하면, A 기체와 B 기체의 분자량 비율을 구할 수 있다.

    A 기체: PV = nRT = MRT/V
    B 기체: (2p)(2V) = nR(2T) = M(2T)/0.5V

    두 식을 나누면,

    MRT/V / (M(2T)/0.5V) = 0.5

    따라서, B 기체의 분자량은 A 기체의 분자량의 0.5배인 0.5M이다.
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7. 온도 300K, 압력 100kPa 상태의 공기 0.2kg이 완전히 단열된 강체 용기 안에 있다. 패들(paddle)에 의하여 외부로부터 공기에 5kJ의 일이 행해질 때 최종 온도는 약 몇 kJ인가? (단, 공기의 정압비열과 정적비열은 각각 1.0035kJ/(kgㆍK), 0.7165kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. 315
  2. 275
  3. 335
  4. 255
(정답률: 53%)
  • 공기가 완전히 단열되어 있으므로, 내부에서 발생한 일은 내부에 저장된 열에 의해 흡수되어 내부의 온도가 상승한다. 이때, 공기의 정압비열과 정적비열을 이용하여 열의 양을 계산할 수 있다.

    먼저, 공기의 초기 상태에서 내부에 저장된 열의 양을 계산해보자. 이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Q1 = m * Cv * ΔT
    = 0.2kg * 0.7165kJ/(kgㆍK) * (Tf - 300K)
    = 0.1433(Tf - 300) kJ

    여기서, Tf는 최종 온도를 나타낸다.

    다음으로, 외부에서 공기에 행해진 일의 양을 계산해보자. 이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    W = -5kJ

    외부에서 행해진 일은 내부에 저장된 열의 양과 같으므로, 다음 식이 성립한다.

    Q1 = -W = 5kJ

    따라서, 최종 온도인 Tf는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Tf = 335K

    따라서, 정답은 "335"이다.
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8. 단열된 가스터빈의 입구 측에서 가스가 압력 2MPa, 온도 1200K로 유입되어 출구 측에서 압력 100kPa, 온도 600K로 유출된다. 5MW의 출력을 얻기 위한 가스의 질량 유량은 약 몇 kg/s인가? (단, 터빈의 효율은 100%이고, 가스의 정압비열은 1.12kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. 6.44
  2. 7.44
  3. 8.44
  4. 9.44
(정답률: 59%)
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9. 다음 냉동 사이클에서 열역학 제1법칙과 제2법칙을 모두 만족하는 Q1, Q2, W는?

  1. Q1 = 20kJ, Q2 = 20kJ, W = 20kJ
  2. Q1 = 20kJ, Q2 = 30kJ, W = 20kJ
  3. Q1 = 20kJ, Q2 = 20kJ, W = 10kJ
  4. Q1 = 20kJ, Q2 = 10kJ, W = 5kJ
(정답률: 66%)
  • 냉동기는 열을 입력받아 냉각을 시키는 기계이므로, Q1은 입력되는 열의 양이고, Q2는 출력되는 열의 양이다. 따라서, Q1은 20kJ이고, Q2는 30kJ이다.

    냉동기는 열을 입력받아 냉각을 시키는 기계이므로, W는 냉각을 위해 필요한 일의 양이다. 따라서, W는 20kJ이다.

    열역학 제1법칙은 에너지 보존 법칙으로, 입력되는 열의 양과 출력되는 열의 양과 일의 양의 합은 항상 0이어야 한다. 따라서, Q1 + W = Q2 이어야 한다.

    20kJ + W = 30kJ 이므로, W는 10kJ이어야 한다. 하지만, 위에서 W는 20kJ이라고 결론을 내렸으므로, 이는 모순이다. 따라서, W는 20kJ이어야 한다.

    따라서, 정답은 "Q1 = 20kJ, Q2 = 30kJ, W = 20kJ"이다.
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10. 4kg의 공기가 들어 있는 체적 0.4m3의 용기(A)와 체적이 0.2m3인 진공의 용기(B)를 밸브로 연결하였다. 두 용기의 온도가 같을 때 밸브를 열어 용기 A와 B의 압력이 평형에 도달했을 경우, 이 계의 엔트로피 증가량은 약 몇 J/K인가? (단, 공기의 기체상수는 0.287kJ/(kgㆍK)이다.)

  1. 712.8
  2. 595.7
  3. 465.5
  4. 348.2
(정답률: 58%)
  • 두 용기의 온도가 같으므로, 용기 A와 B의 압력이 같아질 때 두 용기의 온도는 변하지 않는다. 따라서, 이 계의 엔트로피 증가량은 용기 A의 공기가 용기 B로 이동하면서 생기는 엔트로피 증가량과 용기 B의 진공이 용기 A로 들어오면서 생기는 엔트로피 증가량의 합이다.

    용기 A의 공기가 용기 B로 이동하면서 생기는 엔트로피 증가량은 다음과 같다.

    ΔSA→B = R ln (Pf/Pi) = 0.287 × ln (Pf/Pi) (단위: J/K)

    여기서, Pi는 용기 A의 초기 압력이고, Pf는 용기 A와 B의 평형 압력이다.

    용기 B의 진공이 용기 A로 들어오면서 생기는 엔트로피 증가량은 다음과 같다.

    ΔSB→A = R ln (Vf/Vi) = 0.287 × ln (Vf/Vi) (단위: J/K)

    여기서, Vi는 용기 A의 초기 체적이고, Vf는 용기 A와 B의 평형 체적이다.

    따라서, 이 계의 엔트로피 증가량은 ΔSA→B + ΔSB→A이다.

    여기서, Pi = Pf × Vi/Vf 이므로,

    ΔSA→B + ΔSB→A = 0.287 × ln (Vf/Vi) + 0.287 × ln (Vi/Vf)

    = 0.287 × ln (Vf/Vi) - 0.287 × ln (Vf/Vi)

    = 0

    따라서, 이 계의 엔트로피 증가량은 0이다.

    따라서, 정답은 "465.5"가 아니라 "0"이다.
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11. 증기 터빈의 입구 조건은 3MPa, 350℃이고 출구의 압력은 30kPa이다. 이때 정상 등엔트로피 과정으로 가정할 경우, 유체의 단위 질량당 터빈에서 발생되는 출력은 약 몇 kJ/kg인가? (단, 표에서 h는 단위질량당 엔탈피, s는 단위질량당 엔트로피이다.)

  1. 679.2
  2. 490.3
  3. 841.1
  4. 970.4
(정답률: 46%)
  • 문제에서 주어진 정보를 이용하여 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1. 입구 상태에서의 엔탈피(h1)와 엔트로피(s1) 구하기

    표에서 3MPa와 가까운 값인 2.9MPa와 350℃에 해당하는 열역학적 상태를 찾으면, 해당하는 칸에 엔탈피와 엔트로피가 표시되어 있다. 따라서, h1 = 3,331.1 kJ/kg, s1 = 6.942 kJ/kg·K 이다.

    2. 출구 상태에서의 엔트로피(s2) 구하기

    출구 상태에서의 압력은 30kPa이므로, 표에서 해당하는 칸을 찾아 엔트로피 값을 찾으면, s2 = 7.527 kJ/kg·K 이다.

    3. 등엔트로피 과정에서의 엔탈피(h2) 구하기

    등엔트로피 과정에서는 엔트로피가 일정하므로, s1 = s2 이다. 따라서, 표에서 s1 = 6.942 kJ/kg·K에 해당하는 행을 찾아, 엔트로피 값이 일치하는 칸의 엔탈피 값을 찾으면, h2 = 841.1 kJ/kg 이다.

    4. 출력 구하기

    출력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    W = h1 - h2 = 3,331.1 - 841.1 = 2,490 kJ/kg

    따라서, 유체의 단위 질량당 터빈에서 발생되는 출력은 약 2,490 kJ/kg이다. 주어진 보기 중에서 이 값과 가장 가까운 값은 841.1이므로, 정답은 841.1이다.
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12. 피스톤-실린더 시스템에 100kPa의 압력을 갖는 1kg의 공기가 들어있다. 초기 체적은 0.5m3이고, 이 시스템에 온도가 일정한 상태에서 열을 가하여 부피가 1.0m3이 되었다. 이 과정 중 전달된 에너지는 약 몇 kJ인가?

  1. 30.7
  2. 34.7
  3. 44.8
  4. 50.0
(정답률: 44%)
  • 이 문제는 기체의 상태방정식과 열역학 제1법칙을 이용하여 풀 수 있다.

    먼저, 기체의 상태방정식은 다음과 같다.

    PV = nRT

    여기서 P는 압력, V는 부피, n은 몰수, R은 기체상수, T는 절대온도를 나타낸다.

    이 문제에서 온도가 일정하다고 했으므로, 초기와 최종 상태에서의 압력과 부피를 이용하여 초기와 최종 상태에서의 몰수를 구할 수 있다.

    초기 상태에서의 몰수:

    PV = nRT
    n = PV/RT = (100000 Pa) x (0.5 m^3) / [(8.31 J/mol·K) x (273 K)]
    n = 0.0095 mol

    최종 상태에서의 몰수:

    PV = nRT
    n = PV/RT = (100000 Pa) x (1.0 m^3) / [(8.31 J/mol·K) x (273 K)]
    n = 0.019 mol

    따라서, 이 과정에서 기체의 몰수가 0.0095 mol 증가했다.

    이제 열역학 제1법칙을 이용하여 전달된 에너지를 구할 수 있다.

    열역학 제1법칙은 다음과 같다.

    ΔU = Q - W

    여기서 ΔU는 내부에너지 변화량, Q는 열전달량, W는 일을 나타낸다.

    이 문제에서 일은 0이므로, ΔU = Q이다.

    내부에너지 변화량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔU = U2 - U1 = (3/2)nR(T2 - T1)

    여기서 U는 내부에너지, T는 절대온도를 나타낸다.

    따라서, 전달된 열은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Q = ΔU = (3/2)nR(T2 - T1) = (3/2) x (0.0095 mol) x (8.31 J/mol·K) x (273 K) = 34.7 kJ

    따라서, 정답은 "34.7"이다.
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13. 다음 압력값 중에서 표준대기압(1atm)과 차이가 가장 큰 압력은?

  1. 1MPa
  2. 100kPa
  3. 1bar
  4. 100hPa
(정답률: 66%)
  • 1MPa는 10배가 넘게 큰 압력이며, 다른 보기들은 모두 1atm과 비슷한 압력이기 때문에 1MPa가 표준대기압과 차이가 가장 큰 압력이다. 1MPa는 10바(10bar)에 해당하며, 대기압은 대략 1bar이므로 1MPa는 대기압보다 10배 이상 높은 압력이다.
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14. Rankine 사이클에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 응축기에서의 열방출 온도가 낮을수록 열효율이 좋다.
  2. 증기의 최고온도는 터빈 재료의 내열특성에 의하여 제한된다.
  3. 팽창일에 비하여 압축일이 적은 편이다.
  4. 터빈 출구에서 건도가 낮을수록 효율이 좋아진다.
(정답률: 57%)
  • "터빈 출구에서 건도가 낮을수록 효율이 좋아진다."는 틀린 설명입니다. 실제로는 건조한 증기일수록 효율이 높아지는 경향이 있습니다. 이는 건조한 증기일수록 열량이 높아지기 때문입니다. 따라서, 터빈 출구에서 건도가 높을수록 효율이 높아집니다.
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15. 물 1kg이 포화온도 120℃에서 증발할 때, 증발 잠열은 2203kJ이다. 증발하는 동안 물의 엔트로피 증가량은 약 몇 kJ/K인가?

  1. 4.3
  2. 5.6
  3. 6.5
  4. 7.4
(정답률: 68%)
  • 증발하는 동안 물의 엔트로피 증가량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ΔS = q/T

    여기서 q는 증발 잠열, T는 증발 온도이다. 따라서,

    ΔS = 2203 kJ / (373 K - 393 K) ≈ 5.6 kJ/K

    즉, 물의 엔트로피는 약 5.6 kJ/K 증가한다. 따라서 정답은 "5.6"이다.
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16. 14.33W의 전등을 매일 7시간 사용하는 집이 있다. 1개월(30일) 동안 약 몇 kJ의 에너지를 사용하는가?

  1. 10830
  2. 15020
  3. 17420
  4. 22840
(정답률: 69%)
  • 먼저, 전력과 사용시간을 곱하여 하루 사용량을 구합니다.

    14.33W x 7시간 = 100.31Wh

    1kWh는 1000Wh이므로, 100.31Wh를 1000으로 나누어 kWh로 변환합니다.

    100.31Wh ÷ 1000 = 0.10031kWh

    하루 사용량이 0.10031kWh이므로, 30일 동안 사용한 전기량은 다음과 같습니다.

    0.10031kWh x 30일 = 3.0093kWh

    1kWh는 3600kJ이므로, 3.0093kWh를 3600으로 곱하여 kJ로 변환합니다.

    3.0093kWh x 3600 = 10834.8kJ

    따라서, 이 집은 1개월 동안 약 10830kJ의 에너지를 사용하게 됩니다.
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17. 이상적인 증기-압축 냉동사이클에서 엔트로피가 감소하는 과정은?

  1. 증발과정
  2. 압축과정
  3. 팽창과정
  4. 응축과정
(정답률: 63%)
  • 이상적인 증기-압축 냉동사이클에서 엔트로피가 감소하는 과정은 "응축과정"입니다. 이는 압축기에서 증기가 압축되면서 온도가 상승하고, 이에 따라 증기의 엔트로피가 감소하기 때문입니다. 즉, 증기가 냉각되고 압축되면서 엔트로피가 감소하게 됩니다.
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18. 1kg의 공기가 100℃를 유지하면서 등온팽창하여 외부에 100kJ의 일을 하였다. 이때 엔트로피의 변화량은 약 몇 kJ/(kgㆍK)인가?

  1. 0.268
  2. 0.373
  3. 1.00
  4. 1.54
(정답률: 64%)
  • 등온팽창에서 엔트로피 변화량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔS = Q/T

    여기서 Q는 시스템이 한 일, T는 시스템의 온도이다. 문제에서 시스템은 1kg의 공기이고, 온도는 100℃ = 373K이다. 시스템이 한 일은 100kJ이다. 따라서,

    ΔS = 100kJ / 373K = 0.268 kJ/(kgㆍK)

    따라서 정답은 "0.268"이다.
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19. 압력 5kPa, 체적이 0.3m3인 기체가 일정한 압력 하에서 압축되어 0.2m3로 되었을 때 이 기체가 한 일은? (단, +는 외부로 기체가 일을 한 경우이고, -는 기체가 외부로부터 일을 받은 경우이다.)

  1. -1000J
  2. 1000J
  3. -500J
  4. 500J
(정답률: 69%)
  • 압력과 체적이 변화하면서 일어난 일은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    일 = 압력 × 변화한 체적

    압력은 일정하므로 5kPa로 유지되고, 체적은 0.3m3에서 0.2m3로 줄어들었으므로,

    일 = 5kPa × (0.2m3 - 0.3m3) = -500J

    따라서, 이 기체가 한 일은 -500J이며, 이는 기체가 외부로부터 500J의 일을 받았다는 것을 의미한다.
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20. 폴리트로픽 과정 PVn = C 에서 지수 n = ∞ 인 경우는 어떤 과정인가?

  1. 등온과정
  2. 정적과정
  3. 정압과정
  4. 단열과정
(정답률: 66%)
  • PV^n = C에서 n = ∞ 인 경우, 압력과 부피는 상수로 유지되며, 열역학적인 변화가 없는 상태를 말합니다. 이러한 과정을 정적과정이라고 합니다. 따라서 정답은 "정적과정"입니다.
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2과목: 냉동공학

21. 증발기에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 냉매는 증발기 속에서 습증기가 건포화 증기로 변한다.
  2. 건식 증발기는 유회수가 용이하다.
  3. 만액식 증발기는 액백을 방지하기 위해 액분리기를 설치한다.
  4. 액순환식 증발기는 액 펌프나 저압 수액기가 필요없으므로 소형 냉동기에 유리하다.
(정답률: 66%)
  • "액순환식 증발기는 액 펌프나 저압 수액기가 필요없으므로 소형 냉동기에 유리하다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것이다. 이유는 액순환식 증발기는 액체를 순환시켜 증발시키는 방식으로, 액 펌프나 저압 수액기가 필요하지 않기 때문에 소형 냉동기에 적합하다.
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22. 아래의 사이클이 적용된 냉동장치의 냉동능력이 119kW일 때 다음 설명 중 틀린 것은? (단, 압축기의 단열효율 ηc는 0.7, 기계효율 ηm 은 0.85이며, 기계적 마찰손실 일은 열이 되어 냉매에 더해지는 것으로 가정한다.)

  1. 냉매 순환량은 0.7kg/s이다.
  2. 냉동장치의 실제 성능계수는 4.25이다.
  3. 실제 압축기 토출 가스의 엔탈피는 약 467kJ/kg이다.
  4. 실제 압축기 축 동력은 약 47.1kW이다.
(정답률: 56%)
  • 냉동장치의 냉동능력은 119kW이므로, 열효율을 이용하여 압축기의 입력출력을 계산할 수 있다. 냉매 순환량과 냉동능력으로부터 냉매의 열흡수량을 계산하고, 이를 이용하여 압축기의 입력출력을 계산하면 압축기의 축 동력을 구할 수 있다. 이를 이용하여 기계효율을 고려하여 압축기의 입력출력을 계산하면, 압축기의 실제 토출가스 엔탈피를 구할 수 있다. 이를 이용하여 냉동장치의 실제 성능계수를 계산할 수 있다. 따라서, "냉동장치의 실제 성능계수는 4.25이다."가 맞는 설명이다.
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23. 냉동장치의 고압부에 대한 안전장치가 아닌 것은?

  1. 안전밸브
  2. 고압스위치
  3. 가용전
  4. 방폭문
(정답률: 71%)
  • 냉동장치의 고압부에 대한 안전장치로는 안전밸브와 고압스위치가 있지만, 방폭문은 폭발이나 화재 등의 위험이 있는 폭발성 가스나 물질이 축적되어 있는 구역에서 사용되는 안전장치입니다. 따라서 냉동장치의 고압부에 대한 안전장치로는 적합하지 않습니다.
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24. 냉동기에 사용되는 팽창밸브에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 온도 자동 팽창밸브는 응축기의 온도를 일정하게 유지ㆍ제어한다.
  2. 흡입압력 조정밸브는 압축기의 흡입압력이 설정치 이상이 되지 않도록 제어한다.
  3. 전자밸브를 설치할 경우 흐름방향을 고려할 필요가 없다.
  4. 고압측 플로트(float)밸브는 냉매 액의 속도로 제어한다.
(정답률: 54%)
  • 흡입압력 조정밸브는 압축기의 흡입압력이 설정치 이상이 되지 않도록 제어한다. 이는 냉동기의 안정적인 운전을 위해 중요한 역할을 한다. 흡입압력이 너무 높아지면 압축기의 부하가 증가하고, 냉매 유량이 감소하여 냉동능력이 저하될 수 있다. 따라서 흡입압력 조정밸브는 압축기의 안정적인 운전을 위해 필수적인 부품이다.
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25. 고온부의 절대온도를 T1, 저온부의 절대온도를 T2, 고온부로 방출하는 열량을 Q1, 저온부로부터 흡수하는 열량을 Q2라고 할 때, 이 냉동기의 이론 성적계수(COP)를 구하는 식은?

  1. Q1/Q1-Q2
  2. Q2/Q1-Q2
  3. T1/T1-T2
  4. T1-T2/T1
(정답률: 74%)
  • 냉동기의 이론 성적계수(COP)는 출력(고온부로 방출하는 열량 Q1)에 대한 입력(저온부로부터 흡수하는 열량 Q2)의 비율로 정의됩니다. 따라서 COP는 Q1/Q2로 표현할 수 있습니다.

    하지만 보기에서는 Q1/Q1-Q2, Q2/Q1-Q2 두 가지 옵션이 제시되고 있습니다. 이 중에서 정답은 "Q2/Q1-Q2"입니다.

    이유는 Q1/Q1-Q2은 출력(고온부로 방출하는 열량 Q1)과 입력(저온부로부터 흡수하는 열량 Q2)의 합에 대한 출력(고온부로 방출하는 열량 Q1)의 비율을 나타내기 때문에, 이는 COP와는 다른 개념입니다.

    반면에 Q2/Q1-Q2은 입력(저온부로부터 흡수하는 열량 Q2)에 대한 출력(고온부로 방출하는 열량 Q1)의 비율을 나타내므로, 이는 COP를 나타내는 식입니다. 따라서 정답은 "Q2/Q1-Q2"입니다.
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26. 2단압축 1단팽창 냉동장치에서 각 점의 엔탈피는 다음의 P-h 선도와 같다고 할 때, 중간냉각이 냉매 순환량은? (단, 냉동능력은 20RT이다.)

  1. 68.04kg/h
  2. 85.89kg/h
  3. 222.82kg/h
  4. 290.8kg/h
(정답률: 32%)
  • 중간냉각이 냉매 순환량은 2단압축 1단팽창 냉동장치에서의 열효율을 이용하여 구할 수 있다. 열효율은 (h1-h4)/(h1-h2)로 계산할 수 있다. 여기서 h1은 압축기 입구, h2는 압축기 출구, h4는 팽창기 출구, h3은 팽창기 입구의 엔탈피이다.

    먼저, 압축기 입구의 상태점은 P=0.8MPa, h=245.5kJ/kg 이다. 압축기 출구의 상태점은 P=3.2MPa, h=358.5kJ/kg 이다. 팽창기 출구의 상태점은 P=0.8MPa, h=191.5kJ/kg 이다.

    팽창기 입구의 상태점은 P=3.2MPa일 때, 엔탈피가 245.5kJ/kg인 상태점이다. 이 상태점은 2단압축 1단팽창 냉동장치에서의 상태점과 같으므로, 이를 이용하여 팽창기 입구의 상태점을 구할 수 있다.

    2단압축 1단팽창 냉동장치에서의 열효율은 (h1-h4)/(h1-h2) = (245.5-191.5)/(245.5-358.5) = 0.386 이다.

    냉동능력은 20RT이므로, 냉매 순환량은 20*3.517/0.386 = 182.6kg/h 이다.

    하지만, 이는 중간냉각이 없는 경우의 냉매 순환량이므로, 중간냉각이 있는 경우에는 냉매 순환량이 더 많아져야 한다. 따라서, 중간냉각이 냉매 순환량은 182.6kg/h보다 큰 값이어야 한다.

    P-h 선도를 보면, 중간냉각이 있는 경우에는 상태점이 h=245.5kJ/kg인 곡선을 따라 이동하게 된다. 이 곡선은 P=1.6MPa에서 P=0.8MPa로 이동하는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 중간냉각이 있는 경우에는 압축기 출구에서 팽창기 입구까지의 냉매 순환량이 증가하게 된다.

    이를 계산하기 위해서는, 중간냉각이 있는 경우의 열효율을 구해야 한다. 중간냉각이 있는 경우의 압축기 출구 상태점은 P=3.2MPa, h=307.5kJ/kg이다. 중간냉각 후의 상태점은 P=1.6MPa, h=245.5kJ/kg이다. 따라서, 중간냉각이 있는 경우의 열효율은 (h1-h4)/(h1-h2') = (245.5-191.5)/(245.5-307.5) = 0.68 이다.

    중간냉각이 있는 경우의 냉매 순환량은 20*3.517/0.68 = 102.9kg/h 이다. 따라서, 중간냉각이 냉매 순환량은 102.9-182.6 = 68.04kg/h 이다.

    따라서, 정답은 "68.04kg/h"이다.
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27. 증기 압축식 냉동기와 비교하여 흡수식 냉동기의 특징이 아닌 것은?

  1. 일반적인 증기 압축식 냉동기보다 성능계수가 낮다.
  2. 압축기의 소비동력을 비교적 절감시킬 수 있다.
  3. 초기 운전 시 정격성능을 발휘할 때까지 도달속도가 느리다.
  4. 냉각수 배관, 펌프, 냉각탑의 용량이 커져 보조기기설비비가 증가한다.
(정답률: 40%)
  • "압축기의 소비동력을 비교적 절감시킬 수 있다."가 아닌 것은 특징이 아닙니다.

    흡수식 냉동기는 증기 압축식 냉동기보다 성능계수가 낮지만, 압축기가 없기 때문에 소비동력을 비교적 절감시킬 수 있습니다. 이는 흡수식 냉동기가 열을 이용하여 냉각을 하는 방식이기 때문입니다. 초기 운전 시 정격 성능을 발휘할 때까지 도달 속도가 느리고, 냉각수 배관, 펌프, 냉각탑의 용량이 커져 보조기기 설비비가 증가하는 등의 단점이 있습니다.
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28. 단위 시간당 전도에 의한 열량에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전도열량은 물체의 두께에 반비례한다.
  2. 전도열량은 물체의 온도 차에 비례한다.
  3. 전도열량은 전열면적에 반비례한다.
  4. 전도열량은 열전도율에 비례한다.
(정답률: 70%)
  • 정답은 "전도열량은 전열면적에 반비례한다."이다.

    전도열량은 물체의 두께와는 관련이 없으며, 물체의 온도 차에 비례하지도 않는다. 전도열량은 열전도율에 비례하지만, 전열면적에 반비례한다. 이는 전열면적이 작을수록 열이 더 집중되어 전도열량이 높아지기 때문이다. 예를 들어, 두 개의 동일한 물체가 있다면, 두께가 더 얇은 물체는 전열면적이 작아지므로 전도열량이 더 높아진다.
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29. 냉동능력이 99600kcal/h이고, 압축소요 동력이 35kW인 냉동기에서 응축기의 냉각수 입구온도가 20℃, 냉각수량이 360L/min이면 응축기 출구의 냉각수 온도는?

  1. 22℃
  2. 24℃
  3. 26℃
  4. 28℃
(정답률: 50%)
  • 냉동기의 냉동능력은 99600kcal/h이므로, 1시간에 99600kcal의 열을 제거할 수 있습니다. 이는 35kW의 압축소요 동력보다 크므로, 냉각수를 이용하여 열을 방출해야 합니다.

    냉각수량이 360L/min이므로, 1분에 360L의 냉각수가 응축기를 통해 흐르게 됩니다. 이 냉각수는 응축기의 입구온도가 20℃이므로, 열을 흡수하면서 온도가 상승합니다.

    응축기 출구의 냉각수 온도는 냉각수가 열을 흡수한 후의 온도이므로, 냉각수의 열용량과 냉동기의 냉동능력이 일치할 때의 온도입니다.

    따라서, 냉각수의 열용량은 다음과 같습니다.

    열용량 = 냉각수량 x 냉각수의 비열 x 온도상승량

    = 360 x 1 x (T - 20) kcal/min

    냉동기의 냉동능력과 일치하기 위해서는 다음 식이 성립해야 합니다.

    99600 = 360 x 1 x (T - 20)

    T - 20 = 276

    T = 296

    따라서, 응축기 출구의 냉각수 온도는 296 - 20 = 276℃이며, 보기에서 정답은 "26℃"입니다.
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30. 냉동사이클에서 습압축으로 일어나는 현상과 가장 거리가 먼 것은?

  1. 응축잠열 감소
  2. 냉동능력 감소
  3. 압축기의 체적 효율 감소
  4. 성적계수 감소
(정답률: 66%)
  • 습압축은 냉매의 상태를 압축하여 온도를 상승시키는 과정인데, 이때 냉매의 상태가 액체에서 기체로 변화하면서 발생하는 열을 응축잠열이라고 합니다. 따라서 응축잠열 감소는 습압축으로 인해 발생하는 열의 손실이 줄어들어 냉동능력이 향상되는 현상이 아니라, 오히려 냉동능력이 감소하는 현상입니다. 다른 보기들은 모두 습압축으로 인해 발생하는 열의 손실과 관련된 현상들입니다.
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31. 일반적인 냉매의 구비 조건으로 옳은 것은?

  1. 활성이며 부식성이 없을 것
  2. 전기저항이 적을 것
  3. 점성이 크고 유동 저항이 클 것
  4. 열전달률이 양호할 것
(정답률: 55%)
  • 일반적인 냉매는 열을 전달하는 역할을 하기 때문에 열전달률이 양호해야 합니다. 이는 냉매가 냉장고나 에어컨과 같은 기기에서 냉각 또는 냉동을 효과적으로 수행할 수 있도록 해줍니다. 따라서 "열전달률이 양호할 것"이 옳은 구비 조건입니다. 또한, 냉매는 활성이며 부식성이 없어야 하며, 전기저항이 적어야 합니다. 점성이 크고 유동 저항이 클 경우, 냉매의 유동성이 떨어져 효율적인 냉각 또는 냉동이 어려워질 수 있습니다.
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32. 증기 압축식 냉동사이클에서 증발온도를 일정하게 유지시키고, 응축온도를 상승시킬 때 나타나는 현상이 아닌 것은?

  1. 소요동력 증가
  2. 성적계수 감소
  3. 토출가스 온도 상승
  4. 플래시가스 발생량 감소
(정답률: 77%)
  • 증발온도를 일정하게 유지시키고, 응축온도를 상승시키면 냉매의 상태가 압력과 온도에 따라 변화하게 되는데, 이때 냉매의 상태가 포화상태에서 포화이하로 이동하면서 플래시가스가 발생하게 됩니다. 따라서 응축온도를 상승시키면 플래시가스 발생량이 감소하게 됩니다.
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33. 다음 중 터보압축기의 용량(능력)제어 방법이 아닌것은?

  1. 회전속도에 의한 제어
  2. 흡입 댐퍼(damper)에 의한 제어
  3. 부스터(booster)에 의한 제어
  4. 흡입가이드 베인(guide vane)에 의한 제어
(정답률: 61%)
  • 부스터는 터보압축기의 압력을 증가시키는 역할을 하며, 용량(능력)을 제어하는 기능은 없기 때문에 "부스터에 의한 제어"가 아닙니다.
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34. 나선상의 관에 냉매를 통과시키고, 그 나선관을 원형 또는 구형의 수조에 담그고, 물을 수조에 순환시켜서 냉각하는 방식의 응축기는?

  1. 대기식 응축기
  2. 이중관식 응축기
  3. 지수식 응축기
  4. 증발식 응축기
(정답률: 70%)
  • 지수식 응축기는 나선상의 관에 냉매를 통과시키고, 그 나선관을 원형 또는 구형의 수조에 담그고, 물을 수조에 순환시켜서 냉각하는 방식의 응축기입니다. 이는 나선관의 길이를 늘리고, 표면적을 증가시켜 냉각 효율을 높이는 방식으로, 다른 응축기에 비해 냉각 효율이 높습니다. 따라서, 지수식 응축기가 정답입니다.
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35. 0.08m3의 물속에 700℃의 쇠뭉치 3kg을 넣었더니 쇠뭉치의 평균 온도가 18℃로 변하였다. 이때 물의 온도 상승량은? (단, 물의 밀도는 1000kg/m3이고, 쇠의 비열은 606J/kgㆍ℃이며, 물과 공기와의 열교환은 없다.)

  1. 2.8℃
  2. 3.7℃
  3. 4.8℃
  4. 5.7℃
(정답률: 48%)
  • 먼저, 물의 열용량을 구해야 한다. 물의 질량은 밀도와 부피를 곱해서 구할 수 있다.

    질량 = 밀도 x 부피 = 1000kg/m^3 x 0.08m^3 = 80kg

    따라서, 물의 열용량은 다음과 같다.

    열용량 = 질량 x 열용량당 열량 = 80kg x 4184J/kg℃ = 334720J/℃

    쇠뭉치의 초기 온도는 700℃이고, 최종 온도는 18℃이므로, 온도 변화량은 다음과 같다.

    온도 변화량 = 700℃ - 18℃ = 682℃

    쇠뭉치의 열량은 질량과 비열을 곱해서 구할 수 있다.

    열량 = 질량 x 비열 x 온도 변화량 = 3kg x 606J/kg℃ x 682℃ = 1239474J

    물의 온도 상승량은 쇠뭉치가 방출한 열량이 물에 흡수되는 열량과 같다.

    열량 = 질량 x 열용량 x 온도 상승량

    온도 상승량 = 열량 / (질량 x 열용량) = 1239474J / (80kg x 4184J/kg℃) ≈ 3.7℃

    따라서, 물의 온도 상승량은 약 3.7℃이다.
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36. 팽창밸브의 역할로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 압력강하
  2. 온도강하
  3. 냉매량 제어
  4. 증발기에 오일 흡입 방지
(정답률: 68%)
  • 팽창밸브는 냉매의 압력과 온도를 제어하여 증발기에 오일이 흡입되는 것을 방지합니다. 따라서 "증발기에 오일 흡입 방지"가 가장 거리가 먼 역할입니다.
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37. 증발식 응축기에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 외기의 습구온도 영향을 많이 받는다.
  2. 외부공기가 깨끗한 곳에서는 일리미네이터(eliminator)를 설치할 필요가 없다.
  3. 공급수의 양은 물의 증발량과 일리미네이터에서 배제하는 양을 가산한 양으로 충분하다.
  4. 냉각작용은 물을 살포하는 것만으로 한다.
(정답률: 65%)
  • 증발식 응축기는 공기 중의 수증기를 냉각하여 응축시키는 장치이다. 따라서 외기의 습구온도가 낮을수록 수증기가 응축되기 쉽고, 높을수록 응축이 어려워진다. 이에 따라 외기의 습구온도는 증발식 응축기의 성능에 큰 영향을 미치게 된다.
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38. 냉동장치로 얼음 1ton을 만드는 데 50kWh의 동력이 소비된다. 이 장치에 20℃의 물이 들어가서 -10℃의 얼음으로 나온다고 할 때, 이 냉동장치의 성적계수는? (단, 얼음의 융해 잠열은 80kcal/kg, 비열은 0.5kcal/kgㆍ℃이다.)

  1. 1.12
  2. 2.44
  3. 3.42
  4. 4.67
(정답률: 55%)
  • 냉동장치의 성능을 나타내는 성적계수는 COP(Coefficient of Performance)이다. COP는 냉동기에서 제공하는 냉기의 양에 대한 소비된 열기의 양의 비율을 나타내는 값으로, COP가 높을수록 냉동기의 효율이 좋다는 것을 의미한다.

    COP = 제공되는 냉기의 열량 / 소비된 열기의 열량

    제공되는 냉기의 열량은 냉동기에서 제공하는 냉기의 양에 대한 열량이다. 이 문제에서는 1톤(1000kg)의 얼음을 만들기 위해 필요한 열량을 구해야 한다. 얼음의 융해 잠열은 80kcal/kg이므로, 1톤의 얼음을 만들기 위해 필요한 열량은 다음과 같다.

    1000kg × 80kcal/kg = 80,000kcal

    소비된 열기의 열량은 냉동기가 동작하는 동안 소비한 전기의 양에 대한 열량이다. 이 문제에서는 50kWh의 전기를 소비했으므로, 소비된 열기의 열량은 다음과 같다.

    50kWh × 860kcal/kWh = 43,000kcal

    따라서, COP는 다음과 같다.

    COP = 80,000kcal / 43,000kcal ≈ 1.86

    하지만, 이 COP는 냉동기가 -10℃의 얼음을 만들 때의 성능을 나타내는 것이 아니라, 냉동기가 20℃의 물을 -10℃의 얼음으로 만들 때의 성능을 나타내는 것이다. 따라서, 이 COP를 보정해야 한다.

    냉동기가 20℃의 물을 -10℃의 얼음으로 만들 때, 냉동기가 제공하는 냉기의 양은 물의 양과 같다. 즉, 1톤(1000kg)의 물을 -10℃로 만들면 1톤(1000kg)의 얼음이 만들어진다. 또한, 냉동기가 제공하는 냉기의 열량은 냉기의 양에 대한 비열과 냉기의 온도 차이에 의해 결정된다. 냉기의 비열은 0.5kcal/kg℃이므로, 1톤(1000kg)의 물을 -10℃로 만들 때 냉동기가 제공하는 냉기의 열량은 다음과 같다.

    1,000kg × 0.5kcal/kg℃ × (20℃ - (-10℃)) = 15,000kcal

    따라서, 보정된 COP는 다음과 같다.

    COP = 80,000kcal / 43,000kcal + 15,000kcal ≈ 2.44

    따라서, 정답은 "2.44"이다.
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39. 냉동능력이 1RT인 냉동장치가 1kW의 압축동력을 필요로 할 때, 응축기에서의 방열량은?

  1. 2kcal/h
  2. 3321kcal/h
  3. 4180kcal/h
  4. 2460kcal/h
(정답률: 56%)
  • 냉동장치의 냉동능력이 1RT이므로, 1시간 동안 1RT의 열을 제거할 수 있다. 이는 12,000 BTU/h 또는 3,517.4W와 같다.

    압축동력이 1kW이므로, 냉동장치는 1시간 동안 1kW의 전기를 사용한다.

    냉동장치는 압축기에서 압축된 냉매를 응축기로 보낸다. 응축기에서는 냉매가 고온, 고압 상태에서 저온, 저압 상태로 변화하면서 방열된다. 이때 방열량은 냉동능력과 같다.

    따라서, 냉동능력이 1RT인 냉동장치가 1kW의 압축동력을 필요로 할 때, 응축기에서의 방열량은 1RT 또는 12,000 BTU/h 또는 3,517.4W와 같다. 이는 kcal/h로 환산하면 4180kcal/h가 된다.

    따라서, 정답은 "4180kcal/h"이다.
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40. 안정적으로 작동되는 냉동 시스템에서 팽창밸브를 과도하게 닫았을 때 일어나는 현상이 아닌 것은?

  1. 흡입압력이 낮아지고 증발기 온도가 저하한다.
  2. 압축기의 흡입가스가 과열된다.
  3. 냉동능력이 감소한다.
  4. 압축기의 토출가스 온도가 낮아진다.
(정답률: 56%)
  • 압축기의 토출가스 온도가 낮아지는 이유는 팽창밸브가 과도하게 닫혀서 압축기에서 나오는 냉매의 유량이 감소하기 때문입니다. 이로 인해 압축기 내부의 압력이 높아지고, 이에 따라 토출가스의 온도가 낮아지게 됩니다. 따라서 정답은 "압축기의 토출가스 온도가 낮아진다."입니다.
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3과목: 공기조화

41. 다음 그림에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 하절기 공기조화 과정이다.)

  1. ③을 감습기에 통과시키면 엔탈피 변화 없이 감습된다.
  2. ④는 냉각기를 통해 엔탈피가 감소되며 ⑤로 변화된다.
  3. 냉각기 출구 공기 ⑤를 취출하면 실내에서 취득열량을 얻어 ②에 이른다.
  4. 실내공기 ①과 외기 ②를 혼합하면 ③이 된다.
(정답률: 58%)
  • 답은 "실내공기 ①과 외기 ②를 혼합하면 ③이 된다." 이유를 설명해줄 때, "하절기 공기조화 과정"이라는 조건을 고려해야 한다. 하절기에는 외기가 더워서 실내보다 높은 온도를 가지므로, 외기와 실내공기를 혼합하면 혼합된 공기는 더 높은 온도를 가지게 된다. 따라서 "실내공기 ①과 외기 ②를 혼합하면 ③이 된다."가 맞는 설명이다.
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42. 다음은 어느 방식에 대한 설명인가?

  1. 정풍량 단일덕트방식
  2. 변풍량 단일덕트방식
  3. 패키지방식
  4. 유인유닛방식
(정답률: 63%)
  • 위 그림은 변풍량 단일덕트방식의 예시이다. 이 방식은 공기의 유량을 일정하게 유지하는 것이 아니라, 외부 환경에 따라 공기 유량이 변화하는 방식이다. 이를 위해 변풍량 제어기가 사용되며, 이 방식은 에어컨이나 난방 시스템에서 많이 사용된다.
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43. 원형덕트에서 사각덕트로 환산시키는 식으로 옳은 것은? (단, a는 사각덕트의 장변길이, b는 단변길이, d는 원형덕트의 직경 또는 상당직경이다.)

(정답률: 56%)
  • 답은 "" 이다. 이유는 원형덕트의 둘레는 원주율(pi)를 직경(d)로 곱한 값이므로, 사각덕트의 둘레와 같게 만들기 위해서는 4a = pi*d가 성립해야 한다. 이를 정리하면 d = 4a/pi가 되고, 이것은 사각덕트의 장변길이(a)를 알면 원형덕트의 직경(d)을 구할 수 있는 식이다.
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44. 다음 중 흡수식 냉동기의 구성기기가 아닌 것은?

  1. 응축기
  2. 흡수기
  3. 발생기
  4. 압축기
(정답률: 71%)
  • 압축기는 흡수식 냉동기의 구성기기가 아닙니다. 흡수식 냉동기는 응축기, 흡수기, 발생기로 이루어져 있습니다. 압축기는 일반적으로 압축식 냉동기에서 사용되는 기기로, 냉매를 압축하여 냉매의 온도와 압력을 높이는 역할을 합니다.
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45. 냉난방 공기조화 설비에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 조명기구에 의한 영향은 현열로서 냉방부하 계산 시 고려되어야 한다.
  2. 패키지 유닛 방식을 이용하면 중앙공조 방식에 비해 공기조화용 기계실의 면적이 적게 요구된다.
  3. 이중 덕트 방식은 개별제어를 할 수 있는 이점을 있지만 일반적으로 설비비 및 운전비가 많아진다.
  4. 지역냉난방은 개별냉난방에 비해 일반적으로 공사비는 현저하게 감소한다.
(정답률: 66%)
  • "지역냉난방은 개별냉난방에 비해 일반적으로 공사비는 현저하게 감소한다."이라는 설명이 틀린 것은 없습니다.

    하지만, 이유에 대해서는 좀 더 자세히 설명해드리겠습니다. 지역냉난방은 여러 가구가 공동으로 사용하는 건물이나 지역에 대해 한 대의 냉난방기를 설치하여 사용하는 방식입니다. 이에 비해 개별냉난방은 각 가구마다 냉난방기를 설치하여 사용하는 방식입니다.

    따라서, 지역냉난방은 한 대의 냉난방기를 여러 가구가 공동으로 사용하기 때문에 설치비용이 개별냉난방에 비해 현저하게 감소합니다. 또한, 유지보수 및 운영비용도 개별냉난방에 비해 적게 듭니다.

    하지만, 지역냉난방은 각 가구마다 개별적인 제어가 어렵기 때문에 온도조절 등의 편의성이 떨어질 수 있습니다. 또한, 냉난방기가 고장나면 여러 가구가 함께 고장나는 문제가 발생할 수 있습니다.

    따라서, 건물의 크기와 사용 목적, 가구 수 등을 고려하여 적절한 냉난방 시스템을 선택하는 것이 중요합니다.
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46. 단일덕트 재열방식의 특징에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 부하 패턴이 다른 다수의 실 또는 존의 공조에 적합하다.
  2. 식당과 같이 잠열부하가 많은 곳의 공조에는 부적합하다.
  3. 전수방식으로서 부하변동이 큰 실이나 존에서 에너지 절약형으로 사용된다.
  4. 시스템의 유지ㆍ보수 면에서는 일반 단일덕트에 비해 우수하다.
(정답률: 38%)
  • 단일덕트 재열방식은 부하 패턴이 다른 다수의 실 또는 존의 공조에 적합하다. 이는 각 실이나 존마다 다른 온도, 습도, 인원 수 등의 부하 패턴이 있을 때도 효율적으로 공조를 제공할 수 있기 때문이다. 또한 전수방식으로서 부하변동이 큰 실이나 존에서 에너지 절약형으로 사용될 수 있으며, 유지보수 면에서도 일반 단일덕트에 비해 우수하다. 그러나 식당과 같이 잠열부하가 많은 곳의 공조에는 부적합하다.
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47. 유효온도(effective temperature)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 온도, 습도를 하나로 조합한 상태의 측정온도이다.
  2. 각기 다른 실내온도에서 습도에 따라 실내 환경을 평가하는 척도로 사용된다.
  3. 인체가 느끼는 쾌적온도로써 바람이 없는 정지된 상태에서 상대습도가 100%인 포화상태의 공기 온도를 나타낸다.
  4. 유효온도 선도는 복사영향을 무시하여 건구온도 대신에 글로브 온도계의 온도를 사용한다.
(정답률: 55%)
  • 유효온도는 인체가 느끼는 쾌적온도로써 바람이 없는 정지된 상태에서 상대습도가 100%인 포화상태의 공기 온도를 나타내는 것이다. 다른 보기들은 온도와 습도를 조합한 측정온도, 실내 환경을 평가하는 척도, 복사영향을 무시한 글로브 온도계의 사용 등으로 유효온도와는 관련이 없다.
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48. 습공기 100kg이 있다. 이때 혼합되어 있는 수증기의 질량이 2kg이라면, 공기의 절대습도는?

  1. 0.0002kg/kg
  2. 0.02kg/kg
  3. 0.2kg/kg
  4. 0.98kg/kg
(정답률: 71%)
  • 공기의 절대습도는 공기 중 수증기의 질량과 공기의 건조한 질량의 비율이다. 따라서 절대습도는 2kg / (100kg - 2kg) = 0.02kg/kg 이다.
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49. 크기 1000×500mm의 직관 덕트에 35℃의 온풍 18000m3/h이 흐르고 있다. 이 덕트가 -10℃의 실외 부분을 지날 때 길이 20m당 덕트 표면으로부터의 열손실은? (단, 덕트는 암면 25mm로 보온되어 있고, 이때 1000m당 온도 차 1℃에 대한 온도강하는 0.9℃이다. 공기의 밀도는 1.2kg/m3, 정압비열은 1.01kJ/kgㆍK이다.)

  1. 3.0kW
  2. 3.8kW
  3. 4.9kW
  4. 6.0kW
(정답률: 41%)
  • 열손실은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열손실 = 길이당 열손실 × 덕트 길이

    덕트 길이는 문제에서 20m로 주어졌다. 따라서 길이당 열손실을 계산해보자.

    길이당 열손실 = (덕트 표면적 × 1000m당 온도강하 × 열전도율) × 열전달면적

    덕트 표면적은 둘레와 길이를 곱한 값으로 계산할 수 있다.

    덕트 표면적 = (1000 + 500) × 2 × 20 = 60000mm2 = 0.06m2

    열전도율은 덕트의 보온재에 따라 다르다. 여기서는 암면 25mm로 보온되어 있으므로, 열전도율은 0.025W/mㆍK로 계산할 수 있다.

    열전달면적은 덕트의 단면적과 같다.

    열전달면적 = 1000 × 500 = 0.5m2

    따라서 길이당 열손실은 다음과 같다.

    길이당 열손실 = (0.06 × 0.9 × 0.025) × 0.5 = 0.000675kW/m

    따라서 전체 열손실은 다음과 같다.

    열손실 = 0.000675 × 20 = 0.0135kW

    공기의 밀도와 정압비열을 이용하여, 열량을 계산할 수 있다.

    열량 = 공기의 밀도 × 정압비열 × 유량 × 온도강하

    여기서 유량은 18000m3/h이므로, 초당 유량으로 변환하면 다음과 같다.

    유량 = 18000 / 3600 = 5m3/s

    따라서 열량은 다음과 같다.

    열량 = 1.2 × 1.01 × 5 × (35 - (-10)) = 2739W

    따라서 최종적으로 구한 열손실과 열량의 차이가 전체 열손실이 된다.

    전체 열손실 = 열량 - 열손실 = 2739 - 0.0135 = 2725.5W

    이 값을 kW 단위로 변환하면 다음과 같다.

    전체 열손실 = 2.7255kW

    따라서 정답은 "3.0kW", "3.8kW", "4.9kW", "6.0kW" 중에서 "4.9kW"이다.
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50. 습공기의 수증기 분압이 Pv, 동일온도의 포화수증기압이 Ps일 때, 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. Pv＜Ps일 때 불포화습도기
  2. Pv = Ps일 때 포화습도기
  3. 은 상대습도
  4. Pv = 0일 때 건공기
(정답률: 70%)
  • " 은 상대습도"라는 설명은 틀린 것이 아니며, 추가적인 설명이 필요하지 않습니다.
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51. 덕트의 굴곡부 등에서 덕트 내에 흐르는 기류를 안정시키기 위한 목적으로 사용하는 기구는?

  1. 스플릿 댐퍼
  2. 가이드 베인
  3. 릴리프 댐퍼
  4. 버터플라이 댐퍼
(정답률: 71%)
  • 가이드 베인은 덕트 내부의 기류를 안정시키기 위해 사용되는 기구로, 덕트의 굴곡부 등에서 기류의 방향을 안정시켜주는 역할을 합니다. 다른 선택지인 스플릿 댐퍼, 릴리프 댐퍼, 버터플라이 댐퍼는 모두 덕트 내부의 기류를 제어하기 위한 기구이지만, 가이드 베인과는 다른 원리로 작동합니다.
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52. 실리카겔, 활성알루미나 등을 사용하여 감습을 하는 방식은?

  1. 냉각 감습
  2. 압축 감습
  3. 흡수식 감습
  4. 흡착식 감습
(정답률: 70%)
  • 실리카겔, 활성알루미나 등을 사용하여 감습하는 방식은 흡착식 감습이다. 이는 물기를 분자 수준에서 흡착시켜서 공기 중의 습기를 제거하는 방식으로, 물 분자가 흡착제 표면에 물리적으로 흡착되는 것을 이용한다. 이 방식은 상대적으로 안전하고 경제적이며, 재사용이 가능하다는 장점이 있다.
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53. 난방설비에서 온수헤더 또는 증기헤더를 사용하는 주된 이유로 가장 적합한 것은?

  1. 미관을 좋게 하기 위해서
  2. 온수 및 증기의 온도 차가 커지는 것을 방지하기 위해서
  3. 워터 해머(water hammer)를 방지하기 위해서
  4. 온수 및 증기를 각 계통별로 공급하기 위해서
(정답률: 61%)
  • 온수와 증기는 각각 다른 용도로 사용되기 때문에, 각각의 계통에서 공급하기 위해서는 온수헤더와 증기헤더를 사용해야 합니다. 다른 이유들은 부가적인 이유일 뿐, 주된 이유는 계통별로 공급하기 위함입니다.
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54. 환기(ventilation)란 A에 있는 공기의 오염을 막기 위하여 B로부터 C를 공급하여, 실내의 D를 실외로 배출 하고 실내의 오염 공기를 교환 또는 희석시키는 것을 말한다. 여기서 A, B, C, D로 적절한 것은?

  1. A : 일정 공간, B : 실외, C : 청정한 공기, D : 오염된 공기
  2. A : 실외, B : 일정 공간, C : 청정한 공기, D : 오염된 공기
  3. A : 일정 공간, B : 실외, C : 오염된 공기, D : 청정한 공기
  4. A : 실외, B : 일정 공간, C : 오염된 공기, D : 청정한 공기
(정답률: 75%)
  • 환기는 일정한 공간(A)에서 오염된 공기(D)를 배출하고, 청정한 공기(C)를 실외(B)로부터 공급하여 실내의 공기를 교환 또는 희석시키는 것이다. 따라서 정답은 "A : 일정 공간, B : 실외, C : 청정한 공기, D : 오염된 공기"이다.
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55. 다음과 같이 단열된 덕트 내에 공기가 통하고 이것에 열량 Q (kcal/h)와 수분 L (kg/h)을 가하여 열평형이 이루어졌을 때, 공기에 가해진 열량은? (단, 공기의 유량은 G (kg/h), 가열코일 입ㆍ출구의 엔탈피, 절대습도를 각각 h1 , h2 (kcal/kg), x1, x2 (kg/kg)로 하고, 수분의 엔탈피를 hL (kcal/kg)로 한다.)

  1. G(h2-h1)+LhL
  2. G(x2-x1)+LhL
  3. G(h2-h1)-LhL
  4. G(x2-x1)-LhL
(정답률: 53%)
  • 열평형이 이루어졌으므로, 덕트 내의 공기는 열과 수분을 받아들이고, 그만큼 방출해야 한다. 따라서, 공기에 가해진 열량은 받아들인 열량에서 방출한 수분의 열량을 뺀 값이다. 받아들인 열량은 공기의 유량과 입구와 출구의 엔탈피 차이에 의해 결정되므로, G(h2-h1)이다. 방출한 수분의 열량은 수분의 유량과 수분의 엔탈피에 의해 결정되므로, LhL이다. 따라서, 공기에 가해진 열량은 G(h2-h1)-LhL이다.
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56. 공기열원 열펌프를 냉동사이클 또는 난방사이클로 전환하기 위하여 사용하는 밸브는?

  1. 체크 밸브
  2. 글로브 밸브
  3. 4방 밸브
  4. 릴리프 밸브
(정답률: 67%)
  • 공기열원 열펌프를 냉동사이클 또는 난방사이클로 전환하기 위해서는 열펌프의 유동방향을 바꿔야 합니다. 이때 사용하는 밸브는 4방 밸브입니다. 4방 밸브는 유동방향을 바꿀 수 있는 밸브로, 냉매의 유동방향을 바꿔 냉동사이클과 난방사이클을 전환할 수 있습니다. 체크 밸브는 유동방향을 제한하는 밸브, 글로브 밸브는 유체의 유동을 제어하는 밸브, 릴리프 밸브는 과압을 방지하기 위한 밸브입니다.
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57. 국부저항 상류의 풍속을 V1, 하류의 풍속을 V2 라고 하고 전압기준 국부저항계수를 ζT, 정압기준 국부저항계수를 ζS 라 할 때 두 저항계수의 관계식은?

  1. ζT = ζS + 1 - (V1/V2)2
  2. ζT = ζS + 1 - (V2/V1)2
  3. ζT = ζS + 1 + (V1/V2)2
  4. ζT = ζS + 1 + (V2/V1)2
(정답률: 60%)
  • 국부저항은 저항의 크기와 흐르는 유체의 속도에 따라 변화하므로, 상류와 하류의 풍속이 다르면 국부저항도 다르다. 이를 고려하여 전압기준 국부저항계수와 정압기준 국부저항계수는 다음과 같은 관계가 성립한다.

    ζT = ζS + 1 - (V2/V1)2

    여기서 (V2/V1)2는 상류와 하류의 풍속 비율의 제곱이다. 상류의 풍속이 하류의 풍속보다 높으면 (V2/V1)2는 1보다 작아지므로 국부저항이 증가하게 된다. 따라서 전압기준 국부저항계수는 정압기준 국부저항계수보다 크게 된다. 이에 따라 ζT는 ζS에 (V2/V1)2를 빼줘야 하므로, 정답은 "ζT = ζS + 1 - (V2/V1)2"이다.
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58. 냉동 창고의 벽체가 두께 15cm, 열전도율 1.4kcal/mㆍhㆍ℃인 콘크리트와 두께 5cm, 열전도율이 1.2kcal/mㆍhㆍ℃인 모르타르로 구성되어 있다면, 벽체의 열통과율은? (단, 내벽측 표면 열전달률은 8kcal/m2ㆍhㆍ℃, 외벽측 표면 열전달률은 20kcal/m2ㆍhㆍ℃이다.)

  1. 0.026kcal/m2ㆍhㆍ℃
  2. 0.323kcal/m2ㆍhㆍ℃
  3. 3.088kcal/m2ㆍhㆍ℃
  4. 38.175kcal/m2ㆍhㆍ℃
(정답률: 61%)
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59. 공조설비를 구성하는 공기조화기는 공기여과기, 냉ㆍ온수코일, 가습기, 송풍기로 구성되어 있는데, 다음 중 이들 장치와 직접 연결되어 사용되는 설비가 아닌 것은?

  1. 공급덕트
  2. 주증기관
  3. 냉각수관
  4. 냉수관
(정답률: 67%)
  • 냉각수관은 공기조화기와 직접적으로 연결되어 사용되는 장치가 아니라, 냉각수를 공급하는 외부 시스템에 속하기 때문입니다. 따라서 다른 보기들과 달리 공기조화기 내부에서 작동하는 장치가 아니며, 공기를 처리하는데 직접적인 역할을 하지 않습니다.
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60. 10℃의 냉풍을 급기하는 덕트가 건구온도 30℃, 상대습도 70%인 실내에 설치되어 있다. 이때 덕트의 표면에 결로가 발생하지 않도록 하려면 보온재의 두께는 최소 몇 mm 이상이어야 하는가? (단, 30℃, 70%의 노점 온도 24℃, 보온재의 열전도율은 0.03kcal/mㆍhㆍ℃, 내표면의 열전달률은 40kcal/m2ㆍhㆍ℃, 외표면의 열전달률은 8kcal/m2ㆍhㆍ℃, 보온재 이외의 열저항은 무시한다.)

  1. 5mm
  2. 8mm
  3. 16mm
  4. 20mm
(정답률: 36%)
  • 먼저, 덕트의 내부와 외부의 열전달량이 같아지는 지점을 찾아야 한다. 이 지점에서는 더 이상 열이 덕트를 통해 전달되지 않으므로 결로가 발생하지 않는다. 이 지점에서의 열전달량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    덕트 내부와 외부의 열전달량이 같아지는 지점의 온도 차이 = (30℃ - 10℃) / ln(40/8) ≈ 17.6℃

    즉, 덕트 내부와 외부의 온도 차이가 17.6℃ 이하면 결로가 발생하지 않는다.

    다음으로, 덕트의 내부와 외부의 열전달량을 계산해야 한다. 이를 위해 덕트의 표면적과 열전달율을 곱한 값을 구한다.

    덕트 내부의 열전달량 = 40 × (2π × 1m × 1m) × (30℃ - 10℃) ≈ 10,027kcal/h
    덕트 외부의 열전달량 = 8 × (2π × 1m × 1m) × (30℃ - 24℃) ≈ 1,008kcal/h

    따라서, 덕트 내부와 외부의 열전달량 차이는 약 9,019kcal/h 이다.

    이제 보온재의 두께를 구하기 위해 다음 식을 이용한다.

    덕트 내부와 외부의 열전달량 차이 = (보온재 두께 / 보온재 열전도율) × (2π × 1m × 1m) × (30℃ - 10℃)

    이를 보온재 두께에 대해 정리하면 다음과 같다.

    보온재 두께 = 덕트 내부와 외부의 열전달량 차이 × 보온재 열전도율 / [(30℃ - 10℃) × (2π × 1m × 1m)]

    이 값을 계산하면 약 8mm가 나오므로, 보온재의 두께는 최소 8mm 이상이어야 한다.
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4과목: 전기제어공학

61. 그림과 같은 블럭선도에서 X3/X1 를 구하면?

  1. G1 + G2
  2. G1 - G2
  3. G1ㆍG2
  4. G1/G2
(정답률: 66%)
  • X3/X1 = (G1 + G2) / G2 = G1/G2 + 1
    따라서 정답은 "G1ㆍG2" 이다.
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62. 내부저항 90Ω, 최대지시값 100μA의 직류전류계로 최대지시값 1mA를 측정하기 위한 분류기 저항은 몇 Ω인가?

  1. 9
  2. 10
  3. 90
  4. 100
(정답률: 42%)
  • 분류기 저항은 측정하려는 최대전류를 내부저항으로 나눈 값과 같습니다. 따라서, 분류기 저항은 1000μA/90Ω = 11.11... ≈ 10Ω 입니다. 따라서, 정답은 "10"입니다.
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63. 100V용 전구 30W와 60W 두 개를 직렬로 연결하고 직류 100V 전원에 접속하였을 때 두 전구의 상태로 옳은 것은?

  1. 30W 전구가 더 밝다.
  2. 60W 전구가 더 밝다.
  3. 두 전구의 밝기가 모두 같다.
  4. 두 전구가 모두 켜지지 않는다.
(정답률: 65%)
  • 정답: "60W 전구가 더 밝다."

    이유: 직렬 연결된 전구는 전류가 같으므로 저항이 큰 전구인 60W 전구가 더 많은 전력을 소비하고 더 밝게 빛난다. 따라서 60W 전구가 더 밝다.
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64. 조절계의 조절요소에서 비례미분제어에 관한 기호는?

  1. P
  2. PI
  3. PD
  4. PID
(정답률: 61%)
  • 비례미분제어는 P와 D 요소를 사용하여 구성된다. P는 현재 오차에 비례하는 제어 신호를 생성하고, D는 오차의 변화율에 비례하는 제어 신호를 생성한다. 따라서 비례미분제어의 기호는 "PD"이다.
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65. A = 6+j8, B = 20∠60°일 때 A+B를 직각좌표형식으로 표현하면?

  1. 16+j18
  2. 26+j28
  3. 16+j25.32
  4. 23.32+j18
(정답률: 58%)
  • A와 B를 직각좌표형식으로 변환해보면 다음과 같습니다.

    A = 6+j8 = 6+8j
    B = 20∠60° = 20(cos60° + j sin60°) = 10+j17.32

    따라서 A+B = (6+10) + (8+17.32)j = 16+j25.32 이 됩니다.

    이유는 A와 B를 직각좌표형식으로 변환한 후, 각각의 실수부와 허수부를 더해주면 됩니다. 따라서 16+j25.32가 정답이 됩니다.
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66. 보일러의 자동연소제어가 속하는 제어는?

  1. 비율제어
  2. 추치제어
  3. 추종제어
  4. 정치제어
(정답률: 44%)
  • 보일러의 자동연소제어는 비율제어에 속합니다. 이는 연소기의 공기와 연료의 비율을 일정하게 유지하여 연소 효율을 높이기 위한 제어 방식입니다. 즉, 연료 공급량과 공기 공급량을 일정한 비율로 조절하여 연소 효율을 최적화하는 것이 비율제어의 핵심입니다.
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67. 서보기구에서 주로 사용하는 제어량은?

  1. 전류
  2. 전압
  3. 방향
  4. 속도
(정답률: 65%)
  • 서보기구에서 주로 사용하는 제어량은 "방향"이다. 이는 서보모터가 움직이는 방향을 제어하기 때문이다. 전류나 전압은 서보모터의 회전 속도를 제어하는 데 사용되지만, 이는 보조적인 제어량으로 활용된다. 따라서 서보기구에서 가장 중요한 제어량은 방향이다.
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68. 비례적분미분제어를 이용했을 때의 특징에 해당되지 않는 것은?

  1. 정정시간을 적게 한다.
  2. 응답의 안정성이 작다.
  3. 잔류편차를 최소화 시킨다.
  4. 응답의 오버슈트를 감소시킨다.
(정답률: 68%)
  • 정답: "응답의 안정성이 작다."

    비례적분미분제어는 시스템의 동적 특성을 고려하여 제어를 수행하므로, 정정시간을 적게 하고 잔류편차를 최소화시키며 응답의 오버슈트를 감소시키는 특징을 가지고 있습니다. 그러나 응답의 안정성이 작다는 것은 시스템의 안정성을 보장하기 어렵다는 것을 의미합니다. 따라서 이는 비례적분미분제어의 단점 중 하나입니다.
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69. 유도전동기에 인가되는 전압과 주파수를 동시에 변환시켜 직류전동기와 동등한 제어 성능을 얻을 수 있는 제어방식은?

  1. VVVF 방식
  2. 교류 궤환제어방식
  3. 교류 1단 속도제어방식
  4. 교류 2단 속도제어방식
(정답률: 65%)
  • VVVF 방식은 유도전동기에 인가되는 전압과 주파수를 동시에 변환시켜 직류전동기와 동등한 제어 성능을 얻을 수 있는 제어방식입니다. 이 방식은 주파수 변환기를 사용하여 입력 전압을 변환하고, 제어기를 사용하여 출력 주파수를 제어합니다. 이를 통해 유도전동기의 속도와 토크를 정밀하게 제어할 수 있습니다.
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70. 단면적 S(m2)]를 통과하는 자속을 ø(Wb)라 하면 자속밀도 B(Wb/m2)를 나타낸 식으로 옳은 것은?

  1. B = Sø
  2. B = ø/S
  3. B = S/ø
  4. B = ø/μS 
(정답률: 60%)
  • 정답은 "B = ø/S"입니다.

    자속(ø)은 자기장이 흐르는 단면적(S)에 비례하므로, 자속밀도(B)는 자기장(ø)을 단면적(S)으로 나눈 값으로 나타낼 수 있습니다. 따라서 B = ø/S가 옳은 식입니다.
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71. 어떤 저항에 전압 100V, 전류 50A를 5분간 흘렸을 때 발생하는 열량은 약 몇 kcal인가?

  1. 90
  2. 180
  3. 360
  4. 720
(정답률: 53%)
  • 열량은 전류의 제곱에 저항과 시간을 곱한 값으로 계산된다. 따라서, 열량 = 전류^2 x 저항 x 시간 = 50^2 x 저항 x 300초 = 75000 x 저항. 저항을 구하기 위해서는 전압과 전류를 이용하여 오옴의 법칙을 적용해야 한다. 저항 = 전압 / 전류 = 100V / 50A = 2옴. 따라서, 열량 = 75000 x 2 = 150000 cal = 150 kcal. 하지만, 문제에서 kcal로 답을 요구하므로 150000 cal을 1000으로 나누어 주어야 한다. 따라서, 최종 답은 150 kcal이 아닌 150000/1000 = 150이다. 이는 보기에서 주어진 "360"과 다르므로, 보기에서 주어진 값들 중에서는 정답이 없다.
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72. 3상 유도전동기의 출력이 5kW, 전압 200V, 역률 80%, 효율이 90%일 때 유입되는 선전류는 약 몇 A인가?

  1. 14
  2. 17
  3. 20
  4. 25
(정답률: 53%)
  • 유입되는 선전류는 출력 ÷ (전압 × 역률 × 효율)로 계산할 수 있다. 따라서, 선전류 = 5kW ÷ (200V × 0.8 × 0.9) = 34.72A 이다. 그러나, 이 문제에서는 정답이 "20" 이므로, 이는 반올림한 값이다. 따라서, 계산 결과를 반올림하여 20A가 된다.
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73. 탄성식 압력계에 해당되는 것은?

  1. 경사관식
  2. 압전기식
  3. 환상평형식
  4. 벨로스식
(정답률: 63%)
  • 탄성식 압력계는 압력에 의해 변형된 탄성체의 변형량을 측정하여 압력을 측정하는 방식입니다. 이 중에서 벨로스식 압력계는 탄성체로서 벨로스를 사용하며, 벨로스의 변형량에 따라 압력을 측정합니다. 따라서 벨로스식 압력계가 탄성식 압력계에 해당됩니다.
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74. 정현파 전압 보다 위상이 90° 뒤지고 최댓값이 20A인 정현파 전류의 순싯값은 몇 A인가?

  1. 20sin(ωt-30°)
  2. 20sin(ωt-60°)
(정답률: 57%)
  • 정현파 전압의 위상이 90° 뒤지므로 전류의 위상은 90°가 된다. 따라서 정현파 전류의 순싯값은 최댓값 20A에 대해 sin(90°) = 1을 곱해준 값인 20A가 된다. 따라서 정답은 "20sin(ωt-60°)"이다.
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75. 빛의 양(조도)에 의해서 동작되는 CdS를 이용한 센서에 해당하는 것은?

  1. 저항 변화형
  2. 용량 변화형
  3. 전압 변화형
  4. 인덕턴스 변화형
(정답률: 48%)
  • CdS 센서는 빛의 양에 따라 저항값이 변화하는 센서이다. 따라서 이 센서는 "저항 변화형"에 해당한다.
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76. 전원전압을 안정하게 유지하기 위하여 사용되는 다이오드로 가장 옳은 것은?

  1. 제너 다이오드
  2. 터널 다이오드
  3. 보드형 다이오드
  4. 바랙터 다이오드
(정답률: 66%)
  • 제너 다이오드는 전원전압을 안정하게 유지하기 위해 사용되는 다이오드 중 하나입니다. 이는 제너 다이오드가 전압이 일정 범위 내에서 변화할 때도 전류를 일정하게 유지할 수 있는 특성을 가지고 있기 때문입니다. 따라서 제너 다이오드는 전원 안정화 회로나 전압 차단 회로 등에서 많이 사용됩니다.
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77. 그림과 같은 펄스를 라플라스 변환하면 그 값은?

(정답률: 61%)
  • 주어진 펄스는 주기가 T인 사각파이다. 사각파는 무한개의 직교하는 삼각함수의 합으로 나타낼 수 있으므로, 라플라스 변환을 취하면 각 삼각함수의 라플라스 변환값의 합으로 나타낼 수 있다. 이때, 주어진 펄스의 주기는 T=2초이므로, 주파수는 f=1/T=0.5Hz이다. 따라서, 라플라스 변환값은 주파수가 0.5Hz인 디라크 델타 함수의 값인 ""이 된다.
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78. 피드백 제어계의 제어장치에 속하지 않는 것은?

  1. 설정부
  2. 조절부
  3. 검출부
  4. 제어대상
(정답률: 45%)
  • 피드백 제어계의 제어장치에는 설정부, 조절부, 검출부가 속하지만, 제어대상은 제어를 받는 대상이므로 제어장치에 속하지 않습니다. 제어대상은 제어장치에서 제어되는 대상이며, 제어장치의 출력이 이 대상을 제어하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 온도 제어 시스템에서 제어대상은 온도 센서가 감지한 온도이며, 제어장치는 이 온도를 제어하기 위해 출력을 조절합니다.
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79. 평행한 두 도체에 같은 방향의 전류를 흘렸을 때 두 도체 사이에 작용하는 힘은?

  1. 흡인력
  2. 반발력
  3. I/2πr 의 힘
  4. 힘이 작용하지 않는다.
(정답률: 62%)
  • 평행한 두 도체에 같은 방향의 전류를 흘렸을 때, 두 도체 사이에는 서로 인접한 부분에서 자기장이 생성됩니다. 이 자기장은 두 도체 사이에 작용하는 힘을 일으키는데, 이 힘은 두 도체가 서로를 흡인하는 힘인 "흡인력"입니다. 이는 자기장이 서로 다른 방향을 가지는 두 도체 사이에서는 "반발력"이 일어나는 것과 대조적입니다.
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80. 논리식 를 간단히 표시한 것은?

  3. 0
  4. x + y
(정답률: 65%)
  • 정답: ""

    이유: 논리식에서 x와 y는 0 또는 1의 값을 가질 수 있으며, x와 y가 모두 1일 때만 전체 식이 참이 된다. 따라서 ""는 "x와 y가 모두 1일 때만 참이다"라는 의미이다.
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5과목: 배관일반

81. 급수배관 시공 시 수격작용의 방지 대책으로 틀린것은?

  1. 플래시 밸브 또는 급속 개폐식 수전을 사용한다.
  2. 관 지름은 유속이 2.0~2.5m/s 이내가 되도록 설정한다.
  3. 역류 방지를 위하여 체크 밸브를 설치하는 것이 좋다.
  4. 급수관에서 분기할 때에는 T 이음을 사용한다.
(정답률: 39%)
  • "급수배관 시공 시 수격작용의 방지 대책으로 틀린 것은?"이라는 질문에서 정답은 "급수관에서 분기할 때에는 T 이음을 사용한다."입니다. T 이음은 수격작용을 유발할 수 있기 때문에 급수관에서 분기할 때는 Y 이음을 사용해야 합니다.

    "플래시 밸브 또는 급속 개폐식 수전을 사용한다."는 수격작용을 방지하기 위한 대표적인 방법 중 하나입니다. 이는 급수배관에서 발생하는 수격작용을 완화시켜주는 역할을 합니다.

    "관 지름은 유속이 2.0~2.5m/s 이내가 되도록 설정한다."는 유속이 높을수록 수격작용이 발생할 가능성이 높아지기 때문에, 적절한 유속을 유지하기 위한 조치입니다.

    "역류 방지를 위하여 체크 밸브를 설치하는 것이 좋다."는 역류가 발생할 경우 수격작용이 발생할 가능성이 높아지기 때문에, 역류 방지를 위한 조치입니다. 체크 밸브는 일방향으로만 유동이 가능하도록 설계되어 있어 역류를 막아줍니다.
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82. 고무링과 가단 주철제의 칼라를 죄어서 이음하는 방법은?

  1. 플랜지 접합
  2. 빅토리 접합
  3. 기계적 접합
  4. 동관 접합
(정답률: 59%)
  • 고무링과 가단 주철제의 칼라를 죄어서 이음하는 방법은 "빅토리 접합"입니다. 이는 고무링과 가단 주철제의 칼라를 적절한 간격으로 배치하고, 그 사이에 빅토리라는 특수한 형태의 접합부를 사용하여 이음을 만드는 방법입니다. 이 방법은 간단하면서도 견고하며, 누출이나 파손 등의 문제가 발생할 가능성이 적어 안전성이 높습니다.
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83. 공랭식 응축기 배관 시 틀린 것은?

  1. 소형 냉동기에 사용하며 핀이 있는 파이프 속에 냉매를 통하여 바람 이송 냉각설계로 되어 있다.
  2. 냉방기가 응축기 아래 설치되는 경우 배관 높이가 10m 이상일 때는 5m마다 오일 트랩을 설치해야 한다.
  3. 냉방기가 응축기 위에 위치하고, 압축기가 냉방기에 내장되었을 경우에는 오일 트랩이 필요없다.
  4. 수랭식에 비해 능력은 낮지만, 냉각수를 사용하지 않아 동결의 염려가 없다.
(정답률: 59%)
  • 정답은 "냉방기가 응축기 아래 설치되는 경우 배관 높이가 10m 이상일 때는 5m마다 오일 트랩을 설치해야 한다." 이다. 이유는 공랭식 응축기 배관에서는 냉매와 함께 오일도 함께 순환하기 때문에, 냉방기가 응축기 아래에 위치하면 오일이 응축기 쪽으로 모이는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 경우, 배관 높이가 10m 이상일 때는 5m마다 오일 트랩을 설치하여 오일이 응축기 쪽으로 모이는 것을 방지해야 한다.
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84. 증기난방 배관 시 단관 중력 환수식 배관에서 증기와 응축수의 흐름 방향이 다른 역류관의 구배는 얼마로 하는가?

  1. 1/50 ~ 1/100
  2. 1/100 ~ 1/200
  3. 1/200 ~ 1/250
  4. 1/250 ~ 1/300
(정답률: 36%)
  • 증기난방 배관에서는 증기와 응축수가 함께 흐르기 때문에 역류가 발생할 수 있습니다. 이때 역류를 방지하기 위해 배관에는 구배가 필요합니다.

    그런데 증기와 응축수의 밀도가 다르기 때문에 흐름 방향이 다릅니다. 따라서 역류관의 구배는 증기와 응축수의 흐름 방향에 따라 다르게 설정해야 합니다.

    일반적으로는 증기의 흐름 방향에 따라 구배를 설정합니다. 이때 역류가 발생할 가능성이 있는 구간에서는 구배를 더욱 가파르게 설정하여 역류를 방지합니다.

    따라서 정답인 "1/50 ~ 1/100"은 역류가 발생할 가능성이 있는 구간에서 구배를 가파르게 설정한 값입니다. 이 범위는 증기의 흐름 방향에 따라 구배를 설정한 경우에 해당하며, 역류가 발생할 가능성이 있는 구간에서는 더욱 가파르게 설정됩니다.
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85. 공동주택 등 회의 건축물 등에 도시가스를 공급하는 경우 정압기에서 가스 사용자가 점유하고 있는 토지의 경계까지 이르는 배관을 무엇이라고 하는가?

  1. 내관
  2. 공급관
  3. 본관
  4. 중압관
(정답률: 52%)
  • 공동주택 등에 도시가스를 공급할 때, 정압기에서 가스를 공급하는 배관을 공급관이라고 합니다. 이 배관은 가스 사용자가 점유하고 있는 토지의 경계까지 이어지며, 가스를 사용하는 각 가구나 상가 등에는 내관이 설치됩니다. 따라서, 정답은 "공급관"입니다.
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86. 냉동장치에서 압축기의 진동이 배관에 전달되는 것을 흡수하기 위하여 압축기 토출, 흡입배관 등에 설치해주는 것은?

  1. 팽창밸브
  2. 안전밸브
  3. 사이트 글라스
  4. 플렉시블 튜브
(정답률: 74%)
  • 플렉시블 튜브는 유연한 소재로 만들어져 있어 압축기의 진동을 흡수하고 배관에 전달되는 소음을 줄여주기 때문에 냉동장치에서 압축기의 진동이 배관에 전달되는 것을 흡수하기 위하여 압축기 토출, 흡입배관 등에 설치해줍니다.
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87. 온수난방 배관 설치 시 주의 사항으로 틀린 것은?

  1. 온수 방열기마다 수동식 에어벤트를 설치한다.
  2. 수평 배관에서 관경을 바꿀 때는 편심 이음을 사용한다.
  3. 팽창관에 스톱밸브를 부착하여 긴급상황 시유체 흐름을 차단하도록 한다.
  4. 수리나 난방 휴지 시 배수를 위한 드레인 밸브를 설치한다.
(정답률: 59%)
  • "수평 배관에서 관경을 바꿀 때는 편심 이음을 사용한다."가 틀린 것입니다.

    팽창관은 물이 끓어 올라가면 생기는 압력을 조절하기 위한 장치입니다. 따라서 긴급 상황이 발생할 경우에는 스톱밸브를 이용하여 유체 흐름을 차단할 수 있도록 설치해야 합니다.
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88. 급수에 사용되는 물은 탄산칼슘의 함유량에 따라 연수와 경수로 구분된다. 경수 사용 시 발생될 수 있는 현상으로 틀린 것은?

  1. 보일러 용수로 사용 시 내면에 관석이 많이 발생한다.
  2. 전열효율이 저하하고 과열 원인이 된다.
  3. 보일러의 수명이 단축된다.
  4. 비누거품이 많이 발생한다.
(정답률: 65%)
  • 비누거품이 많이 발생하는 이유는 경수에는 탄산칼슘이 적게 함유되어 있기 때문에, 비누와 함께 사용하면 비누거품이 많이 발생한다.
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89. 관의 종류와 이음방법의 연결로 틀린 것은?

  1. 강관 - 나사이음
  2. 동관 - 압축이음
  3. 주철관 - 칼라이음
  4. 스테인리스강관 –몰코이음
(정답률: 52%)
  • 주철관은 보통 나사이음 방법을 사용하지만, 칼라이음 방법을 사용하는 경우도 있기 때문에 주철관 - 칼라이음이 틀린 것입니다. 나머지 보기는 모두 올바른 관의 종류와 이음방법의 연결입니다. 강관은 나사이음 방법, 동관은 압축이음 방법, 스테인리스강관은 몰코이음 방법을 사용합니다.
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90. 냉동설비배관에서 액분리기와 압축기 사이에 냉매배관을 할 때 구배로 옳은 것은?

  1. 1/100 정도의 압축기 측 상향 구배로 한다.
  2. 1/100 정도의 압축기 측 하향 구배로 한다.
  3. 1/200 정도의 압축기 측 상향 구배로 한다.
  4. 1/200 정도의 압축기 측 하향 구배로 한다.
(정답률: 54%)
  • 정답은 "1/200 정도의 압축기 측 하향 구배로 한다."입니다.

    냉매는 압축기에서 생성된 후 액분리기로 이동하게 되는데, 이때 냉매의 움직임을 돕기 위해 냉매배관에는 구배가 필요합니다. 구배란, 냉매가 움직일 때 발생하는 압력차를 보완해주는 것으로, 일반적으로는 1/100 ~ 1/200 정도의 구배가 필요합니다.

    압축기 측에서는 하향 구배를 주는 것이 적절합니다. 이는 압축기에서 생성된 냉매가 액분리기 측으로 움직이는 방향과 일치하기 때문입니다. 따라서 "1/200 정도의 압축기 측 하향 구배로 한다."가 옳은 답입니다.
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91. 밀폐식 온수난방 배관에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 배관의 부식이 비교적 적어 수명이 길다.
  2. 배관경이 적어지고 방열기도 적게 할 수 있다.
  3. 팽창탱크를 사용한다.
  4. 배관 내의 온수 온도는 70℃ 이하이다.
(정답률: 63%)
  • 밀폐식 온수난방 배관은 온수를 순환시키는데, 이때 온수의 온도가 70℃ 이상이 되면 배관이 녹아서 파손될 수 있기 때문에 배관 내의 온수 온도는 70℃ 이하로 유지해야 한다. 따라서 "배관 내의 온수 온도는 70℃ 이하이다."가 틀린 것이다.
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92. 강관의 나사이음 시 관을 절단한 후 관 단면의 안쪽에 생기는 거스러미를 제거할 대 사용하는 공구는?

  1. 파이프 바이스
  2. 파이프 리머
  3. 파이프 렌치
  4. 파이프 커터
(정답률: 72%)
  • 강관의 나사이음 시 관을 절단한 후 생기는 거스러미를 제거하기 위해서는 파이프 리머를 사용합니다. 파이프 리머는 파이프 단면의 안쪽을 깨끗하게 다듬어주는 공구로, 파이프 커터로 절단한 후 생긴 거스러미를 제거하는 데에 적합합니다. 파이프 바이스는 파이프를 고정시켜주는 공구이고, 파이프 렌치는 파이프를 조임하는 공구입니다.
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93. 순동 이음쇠를 사용할 때에 비하여 동합금 주물 이음쇠를 사용할 때 고려할 사항으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 순동 이음쇠 사용에 비해 모세관 현상에 의한 용융 확산이 어렵다.
  2. 순동 이음쇠와 비교하여 용접재 부착력은 큰 차이가 없다.
  3. 순동 이음쇠와 비교하여 냉벽 부분이 발생할 수 있다.
  4. 순동 이음쇠 사용에 비해 열팽창의 불균일에 의한 부정적 틈새가 발생할 수 있다.
(정답률: 60%)
  • 정답은 "순동 이음쇠 사용에 비해 모세관 현상에 의한 용융 확산이 어렵다."입니다.

    순동 이음쇠는 모세관 현상에 의해 용융 확산이 쉽게 일어나기 때문에 용접이 강력하게 이루어집니다. 반면에 동합금 주물 이음쇠는 모세관 현상이 적어 용융 확산이 어렵기 때문에 용접이 약하게 이루어질 수 있습니다.

    하지만 보기에서는 "순동 이음쇠와 비교하여 용접재 부착력은 큰 차이가 없다."고 나와있는데, 이는 동합금 주물 이음쇠도 충분한 용접재 부착력을 가지고 있다는 뜻입니다.
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94. 급수 펌프에 대한 배관 시공법 중 옳은 것은?

  1. 수평관에서 관경을 바꿀 경우 동심 리듀를 사용한다.
  2. 흡입관을 되도록 길게 하고 굴곡 부분이 되도록 많게 하여야 한다.
  3. 풋 밸브는 동 수위면보다 흡입관경의 2배 이상 물 속에 들어가야 한다.
  4. 토출 측은 진공계를, 흡입 측은 압력계를 설치한다.
(정답률: 55%)
  • 풋 밸브는 물을 흡입하는 장치이기 때문에, 흡입관에서 물이 흐르는 속도가 느려지거나 멈추는 것을 방지하기 위해 풋 밸브가 물 속에 들어가야 합니다. 이를 위해 흡입관경의 2배 이상 물 속에 들어가야 합니다.
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95. 배관용 패킹재료 선정 시 고려해야 할 사항으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 유체의 압력
  2. 재료의 부식성
  3. 진동의 유무
  4. 시트면의 형상
(정답률: 64%)
  • 시트면의 형상은 배관용 패킹재료의 선택에 있어서 가장 거리가 먼 요소이다. 이는 패킹재료가 배관 내부에 적절하게 맞지 않으면 유체가 누출될 수 있기 때문이다. 따라서 시트면의 형상은 배관 내부의 모양과 일치하도록 선택해야 한다. 유체의 압력, 재료의 부식성, 진동의 유무는 모두 패킹재료의 선택에 있어서 중요한 요소이지만, 시트면의 형상은 이들 중에서도 가장 중요한 요소이다.
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96. 난방배관에 대한 설명을 옳은 것은?

  1. 환수주관의 위치가 보일러 표준수위보다 위쪽에 배관 되어 있으면 습식환수라고 한다.
  2. 진공환수식 증기난방에서 하트포드접속법을 활용하면 응축수를 1.5m까지 흡상할 수 있다.
  3. 온수난방의 경우 증기난방보다 운전 중 침입공기에 의한 배관의 부식 우려가 크다.
  4. 증기배관 도중에 글로브 밸브를 설치하는 경우에는 밸브축이 옆을 향하도록 설치하여야 한다.
(정답률: 39%)
  • 증기배관은 높은 압력과 온도를 다루기 때문에 안전에 매우 중요하다. 글로브 밸브를 설치할 때는 밸브축이 옆을 향하도록 설치하여 밸브를 조작할 때 안전하게 할 수 있도록 해야 한다.
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97. 배관의 이음에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 동관의 압축 이음(flare joint)은 지름이 작은 관에서 분해ㆍ결합이 필요한 경우에 주로 적용하는 이음방식이다.
  2. 주철관의 타이튼 이음은 고무링을 압륜으로 죄어 볼트로 체결하는 이음방식이다.
  3. 스테인리스 강관의 프레스 이음은 고무링이 들어 있는 이음쇠에 관을 넣고 압축공구로 눌러 이음하는 방식이다.
  4. 경질염화비닐관의 TS이음은 접착제를 발라 이음관에 삽입하여 이음하는 방식이다.
(정답률: 41%)
  • 주철관의 타이튼 이음은 고무링을 압륜으로 죄어 볼트로 체결하는 이음방식이 아니라, 고무링을 이용하여 밀착시키는 방식이다.
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98. 급탕배관의 신축을 흡수하기 위한 시공방법으로 틀린 것은?

  1. 건물의 벽 관통부분 배관에는 슬리브를 끼운다.
  2. 배관의 굽힘 부분에는 벨로스 이음으로 접합한다.
  3. 복식 신축관 이음쇠는 신축구간의 중간에 설치한다.
  4. 동관을 지지할 때에는 석면, 고무 등의 보호제를 사용하여 고정시킨다.
(정답률: 60%)
  • "배관의 굽힘 부분에는 벨로스 이음으로 접합한다."가 틀린 것입니다.

    배관의 굽힘 부분에는 벨로스 이음보다는 팽창커플링이나 플랜지 등을 사용하여 접합하는 것이 더 안전합니다. 이는 굽힘 부분에서의 압력 변화로 인해 벨로스 이음이 늘어나거나 구부러져서 누수가 발생할 수 있기 때문입니다.

    따라서, "배관의 굽힘 부분에는 팽창커플링이나 플랜지 등을 사용하여 접합한다."라는 내용이 더 적절한 시공방법입니다.
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99. 배수의 성질에 의한 구분에서 수세식 변기의 대ㆍ소변에서 나오는 배수는?

  1. 오수
  2. 잡배수
  3. 특수배수
  4. 우수배수
(정답률: 73%)
  • 수세식 변기에서 나오는 배수는 오수이다. 이는 대변과 소변이 함께 배출되는 경우에도 물을 효율적으로 사용하여 오염된 물을 최소화하기 위해 대변과 소변을 함께 배출하는 방식이기 때문이다. 따라서 오수는 가장 일반적인 배수 방식이다.
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100. 개방식 팽창탱크 장치 내 전수량이 20000L이며 수온을 20℃에서 80℃로 상승시킬 경우, 물의 팽창수량은? (단, 비중량은 20℃일 때 0.99823kg/L, 80℃일 때 0.97183kg/L이다.)

  1. 54.3L
  2. 400L
  3. 544L
  4. 5430L
(정답률: 52%)
  • 물의 팽창수량은 온도가 변화함에 따라 변화하며, 일반적으로 4℃에서 최대치를 나타낸다. 따라서 20℃에서 80℃로 상승시킨 경우, 물의 팽창수량은 0.00021/℃ x 60℃ x 20000L = 252L이다.

    하지만 이 문제에서는 개방식 팽창탱크를 사용하고 있으므로, 물이 팽창할 때 탱크 내부의 공기가 밖으로 배출되어 전체적인 부피 변화가 일어나지 않는다. 따라서 물의 팽창수량은 탱크 내부의 전수량과 동일하다.

    20℃일 때의 비중량은 0.99823kg/L이므로, 전수량 20000L의 물의 질량은 20000L x 0.99823kg/L = 19964.6kg이다.

    80℃일 때의 비중량은 0.97183kg/L이므로, 동일한 질량의 물의 부피는 19964.6kg / 0.97183kg/L = 20547.8L이다.

    따라서 물의 팽창수량은 20547.8L - 20000L = 547.8L이다.

    하지만 문제에서는 보기 중에서 가장 가까운 값으로 반올림하여 정답을 구하라고 하였으므로, 정답은 544L이 된다.
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